为什么说起豪华品牌混合动力技术 必提雷克萨斯？

在新能源汽车的研发方面，以特斯拉为代表的新造车品牌会比较激进，专注于纯电动车的研发制造。传统车企中，愿意主动向新能源迈进的，普通品牌会更积极一些。而豪华汽车品牌在新能源领域，发展速度相对较慢。

文 | xinhe sun

混合动力汽车（Hybrid Vehicle）是个比较大的概念，只要车辆驱动系统由两个或者多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，都是混合动力车辆。

本文所说的混合动力，指我们平常所说的油电混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）。

油电混合动力汽车使用燃油和电动两种驱动方式来为汽车提供动力。

一般情况下，油电混合动力车辆在启动和低速行驶时使用电动机驱动，在速度超过一定数值时采用内燃机驱动，高速和急加速时采用两者同时驱动；

在正常行驶或者减速刹车时，可对电动部分的电池进行充电，这样发挥了电动机的转矩优势，让内燃机工作在比较理想的工况下，效率也比较高，两者共同出力时车辆具有了更好的加速性能，达到了高性能、低能耗和低污染的效果。

根据油电混合程度的不同，混合动力汽车与传统燃油汽车相比能够实现10%-40%的节油效果。

据雷克萨斯的测试数据，雷家的混合动力电动汽车与常规汽油车相比，CO2的排放大约降至后者的1/2，而CO、HC和NOx的排放则大约降到1/10。

因为混合动力车辆可以自行为电池充电，所以可以不配置外部充电设备，当然也可以配置外部充电设备，这就是插电式混合动力汽车了。

既然是两套动力系统，那么这两套动力系统就有个孰轻孰重的问题，如果以电动机为主要动力，那么内燃机的主要作用就是发电了，这就是我们所说的串联式混合动力 （SHEV）。

它完全依靠电动机提供动力，所以其发电机、电动机、电池的体积都比较大，也就是更偏向于电动车，成本更高，性价比偏低。

如果以内燃机和电动机共同作为主要动力，那么电池、电机、电动机就可以更小一些，甚至发电机的角色可以完全由电动机来代替，这就是我们所说的并联式混合动力（PHEV），也就是比串联式更偏向于传统汽车，成本当然更低，但是排放污染和经济性就明显比不上串联式了。

所以，这两种主流类型同样存在各自的优缺点。

根据发动机功率和电动机功率的比例也可以看出这台混合动力以何种动力为主，这就是我们通常所说的混合度的概念。

这个比例小于5%为微混，5%~15%为弱混，15%~40%为中混，大于40%为强混。举个例子：比亚迪唐，电动机功率比发动机功率大69kW，混合度为145%。

电路有串联和并联，还有混联，混合动力是不是也有必要搞个混联来结合两者的优点呢？

完全可以，雷克萨斯就是结合了串联式混合动力和并联式混合动力的优点的混联式混合动力 （PSHEV）。

混联式结构，在并联式结构的基础上增加了一台发电机。

电动机和发动机可以共同驱动车辆，同时，发动机通过发电机和电动机连接在一起，发电机可以持续为电池充电，也可以给电动机供电，从而让发动机和电动机之间的关系变得更加灵活。

既可以单独驱动车辆，又可以共同驱动车辆，还可以互相驱动，如此的结构可以方便在不同的工况下采用不同的驱动方式。

混联式结构，一般不具备传统意义上的变速箱，使用行星齿轮结构的耦合单元（或多个离合器的变速箱）替代了变速箱，起到连接、切换两种动力以及减速增扭的作用，也就是所谓的动力分流装置PSD（power split device）。

以下图行星齿轮为例，其中sun gear接发电机，carrier连接发动机，ring gear接电动机和输出轴，在不同的车速状态，PCU计算出发动机的转速，通过控制电动机和发电机的转速，使发动机要么不转（发电机和电动机都是可以反转的，起步或者低速时，电动机和发电机的转动方向相反，互相抵消，从而保持发动机转速为0），要么保持在2000rpm~3000rpm的高效率区间，从而让发动机和电动机的优势都充分发挥。

当然，技术难点就是结构要比串联和并联式更为复杂，在不同的状态下对发动机和电动机的出力要进行精确控制。

对于雷克萨斯以外的其他公司，还有一个难点，就是丰田已经申请了混联混合动力的专利。

大部分厂家为了规避丰田的专利，只能选择不同于THS的其他结构。

因为有了混合动力，所以发动机本身的低速扭矩就不再重要了。

然后针对混合动力来优化传统发动机，开发出了阿特金森发动机，进一步提高效率。

雷克萨斯的技术优势也就不用多说了，混动技术最为先进的丰田把自己最好的技术全部用在了雷克萨斯之上，使得雷克萨斯成为了混动技术最为成熟稳定的高端豪华品牌。

下面我们来说说雷克萨斯的混合动力技术LHD智·混动（Lexus Hybrid Drive）吧。

LHD智·混动采用两台电动机加行星齿轮的技术方案，结构如上图，两台电机为MG1和MG2。

MG1在变速箱前，主要用来发电，MG2在变速箱后，主要用于驱动车辆。

当然它们的分工也不是绝对的，MG1还负责启动发动机，MG2在刹车时候给电池充电。

车辆在低速或者低负载时，只由MG2来驱动车辆；

车辆在正常行驶时，发动机驱动车辆，同时靠MG1给电池充电同时驱动MG2；

当急加速时，发动机和MG2同时驱动车辆，获得最佳的性能；

在车辆减速刹车时，MG2将进行发电并充入电池。

这些工作都是在PCU（power control unit）的控制下自动的进行，比如急加速时，PCU会控制逆变器输出高电压，从而让MG2爆发更强的动力。

MG1、MG2、发动机和车轮之间的动力传递由ECVT（Electronic Continuously Variable Transmission）即电子无级变速系统来完成，配合PCU可以实现酣畅淋漓平顺流畅的驾驶体验。

经过十几年的优化，这里面包含的算法已经非常复杂了，每次看到这里都无比佩服LHD智·混动的工程师。

LHD智·混动的电池组采用的是镍氢电池，成本低，安全性高，不过可能会有朋友担心镍氢电池的记忆效应。

实际上这一点无需担心，有测试表明，LHD智·混动的电池组在车辆行驶70万公里后才需要更换，也就是说其寿命完全能达到与整车相同的水平。

LHD智·混动使用的发动机当然是阿特金森发动机，前面说过了，这种发动机特点就是中等转速效率高，高低转速性能差，恰好适合混合动力系统。

德系BBA作为豪华车的代表，其混合动力方案是在变速箱中增加电动机，当然这种结构更适合插电式。

但是其在电池电量耗尽时根本就不省油，其实国内的比亚迪也是类似的套路，不过是电机位置不同而已。

前面说的通用的混合动力系统采用了更为复杂的结构，虽然理论上可以做到更好的性能，但是这套系统还需要经历不断的优化和市场的检验，而优化和市场检验这些事对于LHD智·混动来说，都已经是完工了。

所以LHD智·混动系统简单、稳定、可靠，代表目前综合实力最强的的混合动力技术。

技术发展全面带来的结果就是雷克萨斯的混动车型行驶品质很好，动力绵绵输出，舒适性没得说，是不瘟不火极为安静的车。

总体来说，混合动力汽车虽然没有做到零排放，但是其所能达到的动力性、经济性和排放指标是缓解汽车需求、环境污染和石油短缺矛盾的理想方案。

2025新车整体油耗降至5L/100km的目标，加上相对成熟的技术，混合动力汽车必然是一个相对长久的存在。

的确应了那句话：混合动力汽车是通往未来汽车技术的一个桥梁，不过这个桥梁很长，很长.......